Konzeption und Realisierung eines logikbasierten Anfragewerkzeugs für UML-Modelle

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1 Konzeption und Realisierung eines logikbasierten Anfragewerkzeugs für UML-Modelle Doktoranden-, Diplomandenseminar, Institut für Informatik, TU Clausthal 23. Juni 2009

2 Motivation: Modelle werden in der modellgetriebenen Softwareentwicklung verfeinert Modelle können Eigenschaften und Forderungen eines vorangegangenen Modells verlieren Inkonsistenzen Gibt es einen Formalismus, mit dem sich Anfragen an ein Modell stellen lassen, um Inkonsistenzen zu detektieren? 2

3 Inhalt: Ziel Technische Grundlagen Beispielmodell CoCoME Konzeption der Modell-zu-Fakten-Transformation Konzeption von Regeln und Anfragen Das Programm - Design Anwendung des Tools auf das Beispielmodell Zusammenfassung 3

4 Ziel: 4

5 Technische Grundlagen Anfragesprache ist die Logikprogrammiersprache TyRuBa (Type Rule Base) - Typisiert - Prädikate müssen mit Inferenzmodi deklariert werden - Bietet eine JAVA-Schnittstelle, um mit TyRuBa zu kommunizieren Implementierung des Tools in JAVA Modellierung in EMF (Eclipse Modeling Framework) - EMF-Plugin stellt Meta-Metamodell (Ecore.ecore - Implementierung der EMOF) - UML2-Plugin stellt ein UML-Metamodell (UML.ecore - Implementierung des UML-Metamodells) - EMF-API für Zugriff auf Modellelemente auf Java-Basis 5

6 TyRuBa - Grundlagen Fakt / Regel / Anfrage human( Uta ). verbindung(?von,?nach) :- direktverbindung(?von,?nach). verbindung(?von,?nach) :- direktverbindung(?von,?zwischen), verbindung(?zwischen,?nach). :-human(?x). Prädikatdefinition anypredicatename :: String, String MODES (B,B) IS DET (B,F) IS SEMIDET (F,B) IS NONDET Modus Anzahl Lösungen (F,F) IS MULTI DET = 1 END SEMIDET <= 1 NONDET >= 0 MULTI >= 1 6

7 Beispielmodell CoCoME Common Component Modeling Example Komponentenbasiertes Modell eines Handelssystems für einen Supermarkt 3-Syteme Fokus auf die Lagerverwaltung 7

8 Beispielmodell CoCoME 8

9 Konzeption der Modell-zu-Fakten-Transformation Konzeption von Prädikaten - Wie sehen Prädikate aus? - Welche sind nötig, um ein Modell vollständig abzubilden? Generierung von Prädikaten - Wie können Prädikate automatisch generiert werden? - Teilsystem Metamodel to Logic Transformation (MELT) Generierung von Fakten - Wie entstehen aus Prädikaten Fakten, die ein Modell repräsentieren? - Teilsystem Model to Logic Transformation (MLT) 9

10 Konzeption der Modell-zu-Fakten-Transformation Konzeption von Prädikaten Fakten für Metaklassen /1: Class(1), Class(3), Generalization(2) Implizite Fakten für geerbte Metaklassen /1: Classifier(1), Classifier(3), Type(2), Fakten für Metaattribute /2: name(1, StoreTO ), isabstract(1, false ), Fakten für Metaassoziationsenden /2: general(2,1), specific(2,3), 10

11 Konzeption der Modell-zu-Fakten-Transformation Generierung von Prädikaten Für jede EMOF-Class x einer Metaklasse mache{ } Erstelle das Prädikat x mit Stelligkeit 1 Für jedes ownedatttribute a von x mache{ Erstelle das Prädikat a mit Stelligkeit 2 } Für jede superclass super von x mache{ Erstelle eine Regel super(?class) :- x(?class). } 11

12 Konzeption der Modell-zu-Fakten-Transformation Generierung von Prädikaten MELT transformiert ein Metamodell (z. B. UML.ecore) in 1. eine Objektstruktur Melt Intermediate Object Model (MIOModel) 2. Prädikate, Regeln und Typen als Sourcecode der Ziellogikprogrammiersprache (hier: TyRuBa) MELT nutzt die EMF-API um 1. auf dem abstrakten Syntaxgraphen des Metamodells zu traversieren 2. Namen für Prädikate zu definieren 3. Modi für die Inferenz festzulegen 12

13 Konzeption der Modell-zu-Fakten-Transformation Generierung von Fakten Problem: Welche Prädikate müssen mit welchen Modellinformationen gefüllt werden, um einen Fakt zu erzeugen? 13

14 Konzeption der Modell-zu-Fakten-Transformation Generierung von Fakten Lösung: Abbildung zwischen den Eigenschaften und korrespondierenden Prädikaten finden JAVA-Reflections erlauben Zugriff auf Methoden eines Objekts eines Modellelements Methodennamen haben durch die benutzte API einen ähnlichen Namen wie die Prädikatdefinitionen im MIOModel Ziel ist ein Abbildungsverzeichnis, indem jeder Metaklasse ein Menge von Prädikat-Methoden-Paaren zugeordnet ist Algorithmus: Für jede Metaklasse class des UML-Metamodells mache{ für jedes Prädikat pred das im MIOModel für class definiert ist mache{ suche für ein pred eine entsprechende Methode method speichere das Paar (pred, method) für class } } 14

15 Konzeption der Modell-zu-Fakten-Transformation Generierung von Fakten 15

16 Konzeption der Modell-zu-Fakten-Transformation Generierung von Fakten MLT transformiert ein Modell (z. B. CoCoME.uml) in - Fakten als Sourcecode der Ziellogikprogrammiersprache (hier: TyRuBa) MLT nutzt die das MIOModel, die EMF- und UML-API um - auf dem abstrakten Syntaxgraphen des Modells zu traversieren - auf dem abstrakten Syntaxgraphen des Metamodells zu traversieren - ein Abbildungsverzeichnis zwischen Metaklassen und einer Menge von Prädikat-Methoden-Paaren zu erstellen - Eigenschaften von Modellelementen auszulesen 16

17 Entwicklung einer Schichtenregel Regeln zur Überprüfung auf eine strikte Schichtenarchitektur müssen noch von Hand konzipiert und realisiert werden Struktur und Eigenschaften der Architektur müssen durch Fakten und Regeln ausgedrückt werden: Darstellung der Schichten erlaubte Beziehungen zwischen Schichten Zuordnung von Modellelementen zu einer Schicht 17

18 Entwicklung einer Schichtenregel Gesucht: alle Modellelemente, die eine Abhängigkeitsbeziehung darstellen oder diese mit anderen Modellelementen eingehen, so dass die definierte Abhängigkeitsbeziehung der Schichten verletzt wird. DirectedRelationship Association TypedElement 18

19 Entwicklung einer Schichtenregel Sonderfall Assoziationen 19

20 Code Layer( gui ). Layer( application ). alloweddependency( gui, application). packageislayer( org::modell::gui, gui ). packageislayer( org::modell::application, application ).... getillegalreferences(?illegalref,?fromlayer,?tolayer):- notalloweddependency(?fromlayer,?tolayer), allreferencesbetweenlayers(?illegalref,?fromlayer,?tolayer).... allreferencesbetweenlayers(?elem,?fromlayer,?tolayer):- typedelement_type(?para,?type), layer4element(?para,?fromlayer), layer4element(?type,?tolayer), equals(?elem,?para)

21 Das Programm 21

22 Anwendung 22

23 Zusammenfassung Bisher: Konzeption und Realisierung eines Werkzeugs, das 1. verschiedene Modelle mit Hilfe ihrer Metamodelle automatisch in Fakten transformiert 2. Anfragen entgegennimmt, diese auf den Fakten auswertet und somit Inkonsistenzen oder auch Fehler aufdecken kann 3. weitere Regeln und Prädikate in die Wissensbasis aufnehmen kann Ausblick: Ausweiten auf weitere Diagrammarten Architektur und dessen Eigenschaften automatisch in Regeln, Fakten und Anfragen transformieren 23

24 Fragen 24